JPH044836B2

JPH044836B2 -

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Publication number: JPH044836B2
Application number: JP56188416A
Authority: JP
Priority date: 1981-11-26
Filing date: 1981-11-26
Publication date: 1992-01-29
Also published as: JPS5893474A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、電動機等を駆動する電流形インバ
ータの瞬時停電（以下、瞬停ともいう。）時にお
ける制御装置に関する。

第１図はかゝる電流形サイリスタインバータを
示す構成図である。

同図において、１は三相交流電源、２は順変換
部、３は直流リアクトル、４はサイリスタT_U〜
T_Zからなる逆変換部、５は誘導電動機等の交流
電動機である。すなわち、電源１からの交流は順
変換部２にて直流に変換され、直流リアクトル３
を介して逆変換部４に与えられ、ここで再び交流
に変換され、誘導電動機等の交流電動機５が駆動
制御される。ところで、このインバータの運転中
に交流電源１が停電すると、順変換部２および逆
変換部４で転流失敗が生じ、インバータ故障とな
る。また、直流中間回路電流が存在する間に交流
電源１が復帰すると、インバータが過電圧または
過電流となる場合があり、これによつてインバー
タ構成素子が焼損するおそれがあることが知られ
ている。したがつて、このような瞬停時のインバ
ータ事故を未然に防ぐために、従来は、停電が検
出されると直ちにインバータを安全に停止させ、
電源の回復（復電）後は通常の起動の場合と同一
のシーケンスで再起動する等の瞬停保護対策がと
られていた。このため、再起動時にはインバータ
の最初の転流を行なうために転流コンデンサの初
期充電が必要である。しかるに、この充電時間
は、一般に数秒程度の長い時間を要するため、こ
の時間が無駄となり、したがつて電動機回転速度
を速やかに瞬停前の状態に復帰させることができ
ないという欠点があつた。そこで、上述の如き問
題点の解決策の１つとして転流コンデンサに急速
充電装置を設けるものが提案されたが、装置が大
形化するとともにコスト高になるという難点があ
つた。

また、上記とは別に、インバータ再起動時の電
動機回転速度とインバータ周波数との同期化とい
う問題がある。この同期化を実現する手段として
は、 (1) 電動機に速度発電機（TG）を設け、該発電
機にて検出される回転速度から同期周波数を演
算し、該同期周波数にてインバータを再起動す
る（同期起動式）。

(2) 電動機回転速度より低い非同期周波数でイン
バータを再起動して徐々にインバータ周波数を
上昇させ、その周波数が減速している電動機の
同期周波数と一致したところで同期引込みをす
る（非同期起動式）。

等の方法が知られている。しかし、前記(1)の方法
は確実な同期化が可能であるが、速度発電機
（TG）が必要となるためコスト高となり、また
既設の電動機には設置が困難となる場合がある。
一方、前記(2)の方法では同期引込みの際に生じる
過渡振動トルクのため、負荷条件または加速条件
によつては同期引込み失敗をおこし、脱調するこ
とがある。

この発明は上述の如き欠点を除去すべくなされ
たもので、瞬停回復後には、電動機回転速度をよ
り確実に、かつ短時間でもとの回転速度に復帰さ
せることが可能な瞬停保護機能をもつ電流形イン
バータの制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的は、この発明によれば、電源の瞬断
を検出してインバータを停止させる場合に、イン
バータにゲートパルスを供給してその位相制御を
行なうリングカウンタの入力パルスをオフにする
ことにより電源瞬断の直前に点弧していた相を記
憶させ、復電時には該記憶された相から通電する
とともに、復電後は電動機電圧が所定のレベルに
達したことを検出して電動機の同期を検出し、該
同期検出後の所定時間は電動機を加速しないよう
にして脱調を防止し、より安定な運転を確保する
ことにより達成される。

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明
する。

第２図はこの発明の実施例を示すブロツク構成
図である。

同図において、１〜５は第１図に示されるもの
と同様のものである。６は変流器、７は速度設定
器、８は単一積分器、９，１１は加算器、１０は
電圧調節器（AVR）、１２は電流調節器
（ACR）、１３は点弧角調整器、１４は電流検出
器、１５は瞬停検出器、１６は電圧／周波数
（Ｖ／Ｆ）変換器、１７は論理演算器、１８は６
進リングカウンタ、１９はパルス分配器、２０は
電圧検出器、２１は変圧器、２２は同期化演算器
である。

同図においては、誘導電動機５の磁束を一定に
するために、インバータの出力電圧／インバータ
の出力周波数（Ｖ／Ｆ）が一定の関係を保つよう
に制御される。すなわち、インバータの順変換部
２は電流調節ループをマイナループとして有する
電圧調節ループによつて制御され、その出力電圧
が所望の値となるように自動制御される。一方、
電圧調節ループの電圧目標値V^*はＶ／Ｆ変換器
１６により、インバータ出力周波数の６倍の周波
数をもつパルス列に変換され、さらにこの発明に
よる瞬停保護制御用の論理演算回路１７を介して
６進リングカウンタ１８に入力され、ここで、
120゜el（電気角）導通幅のパルスに変換され、パ
ルス分配器１９を介して逆変換部４へ点弧パルス
として与えられる。以上の如き制御回路または制
御動作は周知であるが、ただ、論理演算器１７が
設けられている点、また以上の説明では出て来な
かつた瞬停検出器１５、同期化演算器２２が設け
られている点で従来のものと異なるので、以下、
これらについて図面を参照して説明する。

第３Ａ図は瞬停を検出し、制御を行なうための
瞬停検出器を示すブロツク図、第３Ｂ図はその動
作を説明するための波形図である。第３Ａ図に示
される瞬停検出器は、電流形インバータの入力交
流電圧を監視し、入力交流電圧がある値以下に下
がると、出力を論理“１”から論理“０”に状態
を変えて瞬停発生を検出し、再び交流電圧が正常
電圧に復帰した時は、出力状態を論理“０”から
論理“１”に変え、復電を検出する機能を有する
ものである。

すなわち、第３Ａ図において、インバータ入力
交流電源から導かれた交流電圧V_Sは、変圧器１
５₁で互いに絶縁された30゜elの位相差を持つ三相
電源に変換され、この電圧を２つの三相ダイオー
ド整流器１５₂，１５₃で全波整流し、ダイオード
整流器の直流側で加算する（V_Sを12相整流す
る）。12相整流するのは、整流リツプル低減のた
めである。こうして得られた直流電圧（入力交流
電圧に比例する）を分圧器１５₄にて制御電圧レ
ベル（10V程度）に変換した後（第３Ｂ図イ参
照）、コンパレータ１５₅で基準レベルと比較す
る。コンパレータ１５₅は、その入力が基準レベ
ル以下になると出力状態を論理“１”から論理
“０”に変え、再び基準レベル以上になると論理
“０”から論理“１”に変えるように構成され、
したがつてその出力波形は第３Ｂ図ロの如くな
る。

このようにして瞬停が検出されると、制御装置
は整流器（第２図の記号２参照）のゲートパルス
をγシフトしたのちパルスオフし、電圧調節器
（第２図の符号１０参照）の飽和をさけるための
ゼロホールドを行ない、電動機回転速度指令とな
る単一積分器（第２図の符号８参照）の出力電圧
を回転速度実際値よりも低くなるように変更する
とともに、論理演算器（第２図の符号１７参照）
によつて６進リングカウンタ（第２図の符号１８
参照）の入力をオフとする。

第４Ａ図は論理演算器の構成を示す回路図、第
４Ｂ図はその動作を説明するためのタイムチヤー
トである。

この論理演算器は、瞬停期間中には上記の如く
６進リングカウンタの入力をオフとする機能を有
するもので、ここでは第４Ａ図に示されるように
２入力アンドゲート１７₁で構成される。このア
ンドゲート１７₁の一方の入力には、第４Ｂ図イ
で示されるようなＶ／Ｆ変換器（第２図の符号１
６参照）からの６倍のインバータ周波数をもつパ
ルス列が、また他方の入力には第４Ｂ図ロで示さ
れるような瞬停検出器（第２図の符号１５参照）
からの瞬停検出信号が与えられる。したがつて、
その出力は第４Ｂ図ハの如くなり、これがリング
カウンタの入力として与えられる。インバータの
逆変換部（第１図または第２図の符号４参照）に
与えられるゲートパルスは第４Ｂ図ニの如き
GT_U〜GT_Zで示される。すなわち、瞬停でない期
間はアンドゲート１７₁の出力は論理“１”であ
るから、６倍のインバータ周波数のパルス列がリ
ングカウンタに与えられ、これによつてリングカ
ウンタが動作し、或る定められた所定の順序でサ
イリスタ（第１図または第３図のT_U〜T_Z）を点
弧する。一方、瞬停発生時には、瞬停検出器の出
力およびリングカウンタの入力は“０”となるた
め、リングカウンタは瞬停発生直前のサイリスタ
を記憶したまま（第４Ｂ図ではT_U，T_Y）停止す
る。そのため、逆変換部のサイリスタのゲートパ
ルスは瞬停発生直前に点弧していた相に与えつづ
けられることになる（パルスオフは不要である）。
そして、直流中間回路電流は順変換部および逆変
換部の瞬停発生直前に点弧していた相を通して電
動機に流れ、直流リアクトルの電磁エネルギが放
出された時点で零となるものである。また、逆変
換部の転流コンデンサは瞬停発生直前の電圧およ
び極性を保持しており、復電後の再起動時におけ
る最初の転流に利用される。ここで、瞬停検出器
により復電が確認されると、整流器（順変換器）
のγシフト、パルスオフおよび電圧調節器のゼロ
ホールドを解除して負荷に電流を流し始める。こ
のとき、逆変換部のサイリスタでは瞬停発生直前
に点弧していた相にゲートパルスが与えられてい
るので、その相から再び通電が開始される。ま
た、リングカウンタの入力オフも解除されて逆変
換部へのパルスの分配が開始され、インバータが
再起動される。なお、このときインバータは電動
機同期周波数より低い非同期周波数で起動し、速
度指令値は徐々に上昇される。この結果、インバ
ータは停止する直前に導通していた相から通電を
始めるので、転流コンデンサの初期充電は不要に
なるとともに、極めて短時間で再起動が可能とな
る利点がある。

ここで、復電後の同期化の過程について説明す
る。

第５図はこのような過程を説明するための説明
図、第６Ａ図は同期化演算器を示すブロツク図、
第６Ｂ図はその動作を説明するためのタイムチヤ
ートである。

すなわち復電後（第５図の時刻t₂参照）、イン
バータは非同期周波数で再起動するため、電動機
は脱調してわずかなトルクしか発生しない。この
ため、その回転速度実際値は第５図の実線で示さ
れる如く減速をつづけるか、同図の点線で示す如
く、やがて上昇してくる回転数指令値（インバー
タ周波数）と一致する時点t₃で電動機は同期し、
トルクを発生し始める。しかるに、このような同
期引き込みの際に、電動機は過渡的に振動トルク
を生じるため、この発明では該振動トルクが整定
する迄の間の加速トルク不足による脱調を防止す
るために、所定の時間（時刻t₃からt₄迄の間）電
動機の加速を止めるかまたは減速するようにす
る。

このための具体的な回路が第６Ａ図に示されて
いる。この回路をここでは同期化演算器と呼ぶ
が、該演算器はコンパレータ２２₁および単安定
マルチバイブレータ（以下、モノステともいう。）
２２₂から構成されている。すなわち、同期化演
算器は電動機の同期によつて発生する誘起電圧を
検出する（実際はその端子電圧を検出する）こと
によつて同期を検出し、該検出時点から所定の時
間は回転速度指令値を一定値に保持するか、また
は下げる（減速）機能を有するものである。この
ため、電圧調節ループの電圧帰還値（第６図イ参
照）を入力とし、その値が所定基準レベル以上に
なつたことをコンパレータ２２₁で検出して同期
と判定し、この出力（第６Ｂ図ロ参照）でモノス
タ２２₂を動作させて第６Ｂ図ハの如く一定時間
τの信号を得るようにしている。この信号は、第
２図の単一積分器８へ保持信号または減速信号と
して与えられ、その出力を一定値以下に保つ。こ
の結果、同期引き込みの際には加速トルクが不要
となり、電動機を確実に同期させることができる
利点を有することになる。なお、過渡振動トルク
が整定した後は、電動機は通常の加速パターンで
加速され、所定の速度に復帰する。

以上のように、この発明によれば、 (イ) 瞬停を検出してインバータを停止させる際、
リングカウンタの入力パルスをオフとすること
により停止した相を記憶させ、復電時には停止
した相から通電を開始するようにしたから、再
起動時の初期充電が不要となつて、短時間の再
起動が可能となり、所定回転速度に達する迄の
復帰時間を短縮することができるという効果が
得られる。

(ロ) 再起動後の電動機の同期化は、電動機の加速
をその過渡振動トルクが整定する迄の間停止ま
たは減速することにより加速トルクを不要にし
たため、確実な同期引き込みが可能となる効果
が得られる。

(ハ) 再起動時には、停止した相のサイリスタから
通電を開始するようにしたので、直流電流が存
在する場合の再起動でも直流短絡を起こすこと
なく、したがつて確実な転流を確保できるとい
う効果を有する。

なお、上記(イ)の如き思想は、電流形インバータ
のほかに強制転流回路をもつ自励インバータ（電
圧形インバータ、チヨツパなど）一般に適用する
ことができる。また、(ロ)の如き思想は、電流形サ
イリスタインバータのほかにトランジスタインバ
ータ、GTO（ゲート・ターン・オフ・サイリス
タ）インバータ等の誘導機駆動用のインバータに
適用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な電流形サイリスタインバータ
を示す構成図、第２図はこの発明の実施例を示す
全体構成図、第３Ａ図は停電検出器を示すブロツ
ク図、第３Ｂ図はその動作を説明するためのタイ
ムチヤート、第４Ａ図は論理演算器を示す回路
図、第４Ｂ図はその動作を説明するためのタイム
チヤート、第５図は復電後の同期のとり方を説明
するための説明図、第６Ａ図は同期化演算器を示
すブロツク図、第６Ｂ図はその動作を説明するた
めのタイムチヤートである。符号説明、１……三相交流電源、２……順変換
部（整流器）、３……直流リアクトル、４……逆
変換部、５……誘導電動機等の負荷、６……変流
器、７……速度設定器、８……単一積分器、９，
１１……加算器、１０……電圧調節器、１２……
電流調節器、１３……点弧角調整器、１４……電
流検出器、１５……瞬停検出器、１５₁，２１…
…変圧器、１５₂，１５₃……整流器、１５₄……
分圧器、１５₅，２２₁……コンパレータ、１６…
…電圧／周波数（Ｖ／Ｆ）変換器、１７……論理
演算器、１７₁……アンドゲート、１８……６進
リングカウンタ、１９……パルス分配器、２０…
…電圧検出器、２２……同期化演算器、２２₂…
…モノステーブルマルチバイブレータ。

Claims

【特許請求の範囲】１逆変換器４を有し交流電動機５に給電する電
流形インバータと、該インバータの出力電圧又は
出力周波数を一定値に制御するため前記逆変換器
４の所定の相に順次点弧パルスを供給してその位
相制御を行う位相制御手段１９と、を備えて成る
電流形インバータの制御装置において、前記インバータに給電する三相電源１の瞬断を
検出する検出手段１５と、該検出手段からの検出信号に応じて前記位相制
御手段の動作を停止させるとともに、電源瞬断の
直前の前記逆変換器における点弧位相を記憶し、
電源回復後は、記憶しておいた当該相から前記逆
変換器の通電を開始せしめる制御手段１７，１８
と、電源回復により前記逆変換器の通電が開始され
て電動機が再起動した後、該電動機の確実な同期
引込みを確認するまでの期間は電動機の加速を停
止させる手段２２と、を具備して成ることを特徴とする電流形インバー
タの制御装置。